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[发明专利]盾构通用型管片点位选取模型构建方法及点位选取方法-CN202210249820.9有效
发明人： 朱国力;刘瑞;贺泊宁 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2022-03-14 - 公布日： 2023-09-08 - 主分类号： G06F30/17 文献下载
摘要：本发明属于盾构施工领域，公开了一种盾构通用型管片点位选取模型构建方法及点位选取方法，基于待拼装管片拼装后的盾尾间隙差和推进油缸行程差，建立盾构通用型管片选点目标函数；建立推进油缸行程、盾尾间隙与盾构机位姿和管片位姿的数学模型；获取盾构机位姿和管片位姿，基于构建的数学模型生成一组包含工况参数以及上一环管片点位的待选点数据集；人工确定待选点数据的标签，得到样例数据，并生成预设数量的样例数据集；将工况分为多个小区间，基于嵌套式遗传算法结合样例数据集对通用型管片点位选取目标函数的权值以及工况参数的分区界限值进行联合优化。本发明提高了管片选点的效率，降低了施工中的点位错选率以及人工成本。
盾构通用型管片选取模型构建方法

[发明专利]盾构通用型管片预拼装方法、系统、介质、设备及终端-CN202310823793.6在审
发明人： 朱国力;徐祯;刘瑞 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2023-07-05 - 公布日： 2023-09-01 - 主分类号： E21D11/08 文献下载
摘要：本发明属于盾构施工技术领域，公开了一种盾构通用型管片预拼装方法、系统、介质、设备及终端，系统依次进行管片初始环位姿确定；确定待拼接管片前进面中心点在DTA上的位置；基于未来多环管片的综合轴线拟合偏差最小进行预拼装，采用枚举法或基于自适应差分进化算法的盾构通用型管片预拼装方法，选择待拼装管片最佳拼装点位；计算以最佳点位拼装的管片位姿、管片的轴线拟合偏差，并将得到的管片位姿作为下一次拼装的管片初始环位姿；判断实际里程是否大于设计总里程，若否，则返回待拼接管片前进面中心点在DTA上的位置确定步骤；若是，则统计结果并输出。本发明能在大幅度降低预拼装轴线拟合偏差时控制计算量，提供更多管片类型选择方案。
盾构通用型管片拼装方法系统介质设备终端

[发明专利]一种盾构掘进姿态测量方法及系统-CN202211579395.6在审
发明人：张代林;张鹏;朱国力 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2022-12-09 - 公布日： 2023-04-28 - 主分类号： G01C21/16 文献下载
摘要：本发明属于盾构机位姿测量技术领域，公开了一种盾构掘进姿态测量方法及系统，获取陀螺仪采集的角速度和倾角仪采集的角度数据；对陀螺仪的角速度信息进行积分获得角度；对陀螺仪角度和倾角仪角度进行自适应加权预处理；将陀螺仪角速度与预处理后的角度传输到信息融合模型中，得到最优估计姿态角；在低振动时采用角度标定技术补偿陀螺仪角速度，输出姿态角。本发明的基于陀螺仪和倾角仪融合的盾构掘进姿态测量方法，根据倾角仪的高精度数据，在盾构机稳态工作时对陀螺仪的偏移角速率进行准确估计并实时补偿，提高陀螺仪的工作精度，在倾角仪受到剧烈振动时利用补偿后的陀螺仪角度与倾角仪数据融合获得盾构机实时姿态角信息。
一种盾构掘进姿态测量方法系统

[发明专利]基于ANN深度学习的多盾体间相对位姿测量方法及系统-CN202210213108.3有效
发明人： 朱国力;刘毅松 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2022-03-04 - 公布日： 2023-04-14 - 主分类号： G01C1/00 文献下载
摘要：本发明属于盾构施工控制技术领域，公开了一种基于ANN深度学习的多盾体间相对位姿测量方法及系统，利用数字建模、仿真和人工智能建立ANN深度学习模型；利用铰接油缸长度、感光靶上光斑坐标信息、前后盾体上倾角仪测量出滚动角之差计算出多盾体间相对位姿。本发明应用于多盾体智能导向系统中，有效解决了现有的基于数值方法和基于机器视觉测量方法过程复杂繁琐、需要传感器数量多、精度低、使用环境受限等问题，仅通过铰接油缸长度、感光靶上光斑坐标和倾角仪等信息实时、迅速、准确测量计算出多盾体间相对位姿，为多护盾智能导向系统提供准确依据，有效提高多护盾盾构机施工效率，具有很高的工程实用价值。
基于 ann 深度学习多盾体间相对测量方法系统

[发明专利]一种掘进机位姿测量方法、系统、介质、设备及终端-CN202210446784.5在审
发明人： 朱国力;贺泊宁;张代林 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2022-04-26 - 公布日： 2022-07-22 - 主分类号： G01C15/00 文献下载
摘要：本发明属于掘进机施工技术领域，公开了一种掘进机位姿测量方法、系统、介质、设备及终端，在测量完棱镜1至棱镜n‑1后，测量棱镜n时预测棱镜1至棱镜n‑1在测量棱镜n时的坐标；读取该时刻角度传感器输出的3个姿态角，将预测的棱镜1至棱镜n‑1的坐标和测量的棱镜n的坐标联立方程组，进行掘进机位姿的求解。本发明为解决掘进机施工中多棱镜姿态测量精度低的难题，提出基于多棱镜轨迹预测的掘进机位姿测量方法。相较于未预测的模型，本发明的基于多棱镜轨迹预测的掘进机位姿测量方法能够显著提高测量精度和测量频率。本发明解决了因棱镜测量不同步产生的位置误差，提高了位姿测量的精度。
一种掘进机位测量方法系统介质设备终端

[发明专利]一种基于单目视觉的盾构机滚刀刀座位姿的测量方法-CN202011069240.9有效
发明人： 朱国力;彭丹丹;刘瑞 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2020-09-30 - 公布日： 2022-07-05 - 主分类号： G06T7/73 文献下载
摘要：本发明属于视觉检测相关技术领域，并公开了一种基于单目视觉的盾构机滚刀刀座位姿测量方法。S1已知刀座三维模型以及相机标定结果，通过相机投影模型，将刀座在不同位姿下各角点的世界坐标转换为图像坐标，储存各位姿下角点的图像坐标值，以此形成刀座位姿模板库；S2采集待测量刀座实际图像并进行图像处理，获得该实际图像中角点的坐标以及只含角点的二值图像的倒角距离变换图；S3通过倒角距离变换图，计算位姿库中各模板与实际刀座的距离特征值，将最小距离特征值对应的模板位姿作为刀座的估计位姿，实现刀座精确定位；通过本发明，刀座位姿估计精度高，计算效率高。
一种基于目视盾构刀刀座位测量方法

[发明专利]基于VR的盾构管片虚拟拼装方法、系统及数据处理终端-CN202110668411.8有效
发明人： 朱国力;刘瑞;郑康泰;蔡杰;皮鉴;林福龙;孟祥波;徐福宇;彭丹丹 -专利权人：华中科技大学;中国铁建重工集团股份有限公司;中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2021-06-16 - 公布日： 2022-05-17 - 主分类号： G06T19/00 文献下载
摘要：本发明属于盾构施工技术领域，公开了一种基于VR的盾构管片虚拟拼装方法、系统及数据处理终端，利用三维建模工具和VR应用开发工具建立盾构机和管片的VR模型并生成盾构机和管片的VR模型库、开发管片拼装过程的VR场景，并生成管片拼装VR子系统；运行控制模块利用VR运行主机运行开发的管片拼装VR应用；交互模块利用VR交互设备接收控制指令，并向管片拼装VR场景发送控制指令；同时与用户进行交互；通信模块接收外部传感器采集的实时盾尾间隙、油缸行程差、盾构机位姿、盾构机前后点偏差、隧道设计轴线及其他施工数据。本发明增强了管片拼装过程的可视化程度，提升了操作人员的沉浸感和交互性。
基于 vr 盾构管片虚拟拼装方法系统数据处理终端

[发明专利]一种针对脊柱侧凸矫正治疗的反馈控制方法及相关设备-CN202110699246.2在审
发明人： 朱国力;黄晓琳;何柏村;王莉 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2021-06-23 - 公布日： 2021-09-24 - 主分类号： A61F5/01 文献下载
摘要：本申请实施例公开了一种针对脊柱侧凸矫正治疗的反馈控制方法及相关设备，其中方法包括：步骤一：终端获取第一预设值；步骤二：终端根据第一预设值设置施力强度；步骤三：终端接收施力强度的反馈信号，信号包含实际治疗力度值；步骤四：终端判断反馈信号是否与施力强度相等；若否，则终端根据反馈信号和增量式PID算法重新设置施力强度并执行步骤三，直至终端判断反馈信号与第一预设值相等，使得医疗器械在施力治疗时，对治疗力控制减少相对的误差，增加治疗的有效效果。
一种针对脊柱矫正治疗反馈控制方法相关设备

[发明专利]一种基于双目视觉的钢拱架铰接孔检测方法及其应用-CN202010610109.2在审
发明人： 朱国力;黄海 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2020-06-29 - 公布日： 2021-09-17 - 主分类号： G06T7/00 文献下载
摘要：本发明属于隧道施工相关技术领域，并具体公开了一种基于双目视觉的钢拱架铰接孔检测方法及其应用。该方法包括：标定双目视觉系统，得到两相机的内、外参矩阵和畸变系数，以及两相机坐标系之间的刚体变换矩阵；利用双目视觉系统采集左、右两侧待测钢拱架的原始图像，并使用畸变系数对其进行去畸变处理，以此得到更新图像；分别对两个更新图像进行模板匹配，得到铰接孔的感兴趣区域；对两个感兴趣区域进行预处理得到边缘轮廓；经过筛选获得铰接孔圆心在对应原始图像中的坐标，最终根据其计算铰接孔圆心的世界坐标。本发明具有测量速度快、精度高的优势，可帮助机械手抓取钢拱架进行自动化拼接，进而节省人力、保证施工安全。
一种基于双目视觉钢拱架铰接检测方法及其应用

[发明专利]一种盾构通用型管片选点模型的构建方法及其应用-CN202010942143.X在审
发明人： 朱国力;刘瑞 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2020-09-09 - 公布日： 2021-01-05 - 主分类号： G06F30/27 文献下载
摘要：本发明属于盾构施工技术领域，具体公开一种盾构通用型管片选点模型的构建方法及其应用，构建方法包括：构建训练样本集，训练神经网络得到盾构通用型管片选点模型；其中每个训练样本的获取方法为：建立盾构机模型、管片模型和DTA；基于DTA随机确定当前待拼装管片的上一环管片在DTA上对应点的坐标、上一环管片的位姿和点位、盾构机当前在DTA上对应点的坐标以及盾构机当前位姿，以测量或计算当前模型状态下的施工参数；基于上一环管片的位姿和点位、施工参数以及待拼装管片在DTA上对应点的坐标，确定待拼装管片的点位以作为标签，得到一个训练样本。本发明解决了训练管片选点模型数据量不足的问题，并保证管片点位选取合理性，提高管片选点效率。
一种盾构通用型管片选点模型构建方法及其应用

[发明专利]一种脊柱侧凸三维推力矫正装置及其应用-CN202011166784.7在审
发明人： 朱国力;黄晓琳;万能新;王莉 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2020-10-27 - 公布日： 2021-01-05 - 主分类号： A61F5/045 文献下载
摘要：本发明属于医疗矫正器械领域，并具体公开了一种脊柱侧凸三维推力矫正装置及其应用。该装置包括框架单元以及固定在框架单元上的座椅单元、颈部固定单元、滑动单元、气动单元和控制单元，其中：座椅单元固定在框架单元的底部；颈部固定单元固定在框架单元的顶部；滑动单元中滑动导轨组件设置在框架单元的两侧；两组固定档杆组件用于为用户提供支撑力；另外两组气缸推杆组件用于为用户提供驱动力；气动单元在控制单元的控制下调节气动推杆组件的施力过程和施力大小。本发明根据不同体型不同侧弯类型的用户调整支撑力和驱动力的大小和方向，不仅有效提高了推力矫正装置的适用性，并且能够产生旋转推力，帮助矫正脊柱侧凸旋转。
一种脊柱三维推力矫正装置及其应用

[发明专利]一种基于干扰观测器补偿的激光淬火温度控制方法-CN201910943672.9有效
发明人： 朱国力;秦跃舟 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2019-09-30 - 公布日： 2020-08-28 - 主分类号： G06F17/11 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于干扰观测器补偿的激光淬火温度控制方法，属于激光加工技术领域。首先使用恒定功率激光束匀速扫描材料表面，记录材料表面的温度变化曲线，测定温度系统的比例系数与时间常数；设定目标温度，对激光淬火传热系统建立名义数学模型；基于传热系统的名义数学模型，设计干扰观测器；综合控制器的输出以及干扰观测器的补偿，计算激光器功率值，将材料表面温度控制在设定温度附近。本发明通过使用基于名义模型的干扰观测器，将激光淬火过程中材料温度因散热条件、表面状态、几何形状等外界因素受到的影响作为干扰信号通过改变激光器功率进行补偿，配合控制器的使用将材料温度稳定地控制在设定温度范围内，保证加工质量，简单易行。
一种基于干扰观测器补偿激光淬火温度控制方法

[发明专利]一种定曲率小口径曲线顶管的导向方法-CN201810878141.1有效
发明人： 朱国力;贾连辉;刘泱;孟祥波;龚廷民 -专利权人：华中科技大学;中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2018-08-03 - 公布日： 2020-01-21 - 主分类号： G01C15/00 文献下载
摘要：本发明属于曲线顶管机相关技术领域，其公开了一种定曲率小口径曲线顶管的导向方法，该方法包括以下步骤：S1，测量初始管节端点的坐标，以建立顶管机曲线顶管理想轨迹的方程；S2，构建激光靶链；S3，计算相邻管节端点相对于理想位置的角度偏移量及坐标偏移量；S4，根据管节的形状一一修正位于步骤S3中管节端点前方的管节端点的理想位置；S5，自最后一段管节端点的坐标开始，重复步骤S3‑S4直至计算至所述顶管机先导管的实际位置；S6，不断推进并安装新的管节，并用安装于地面的平行光管来测量当前最后一段管节的末端坐标变动，接着重复步骤S3‑S5，以更新此时的先导管头部的实际坐标。本发明提高了精度，且过程简单易行。
管节曲线顶管曲率理想位置最后一段顶管机测量角度偏移量坐标偏移量末端坐标平行光管实际位置实际坐标管头部激光靶先导管重复构建并用先导修正更新管理

[发明专利]一种钢轨激光热处理的过程控制方法-CN201811179926.6有效
发明人： 朱国力;秦跃舟 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2018-10-10 - 公布日： 2019-12-13 - 主分类号： C21D9/04 文献下载
摘要：本发明属于激光加工技术领域，并具体公开了一种钢轨激光热处理的过程控制方法，包括以下步骤：将激光热处理加工过程分割为若干段加工周期并确定出迭代周期；生成期望温度轨迹序列；激光器按照功率序列中对应的功率值输出对钢轨进行激光热处理；采集钢轨表面光斑区域内的辐射信号得到温度序列；比较期望温度轨迹序列和温度序列得到温度误差序列；计算温度误差序列的方差，将其与预设的方差阈值进行比较，根据比较结果计算出下一迭代周期的功率序列；判断热处理是否完成，若是，则结束；若否，重复步骤之前的步骤完成下一迭代周期的热处理，直至热处理结束。本发明可实现钢轨表面激光加工区域温度的实时控制，提高了加工质量，简单易行。
激光热处理热处理迭代周期钢轨钢轨表面功率序列过程控制温度轨迹温度误差温度序列方差激光加工技术激光加工区域辐射信号光斑区域加工周期实时控制激光器期望预设采集输出分割重复加工

[实用新型]脊柱侧凸三维矫正治疗仪-CN201822010881.1有效
发明人：黄晓琳;朱国力;王莉;谢凌锋;夏楠;王纯;A·S·A·尤瑟夫 -专利权人：华中科技大学同济医学院附属同济医院
申请日： 2018-11-30 - 公布日： 2019-11-12 - 主分类号： A61F5/042 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种脊柱侧凸三维矫正治疗仪，该矫正治疗仪包括脊柱侧凸三维矫正治疗仪具有坐面板的座椅，所述坐面板的左右两侧设置有盆骨固定机构和水平矫正机构，所述坐面板的后侧设置有垂直牵引机构和靠背机构。本实用新型通过水平矫正机构的上下、前后移动，实现水平面上多个方向的矫正，矫正力度可以通过调节矫正带拉紧器来控制，矫正力度大小通过弹簧计来测定，同时可以通过垂直牵引机构的上下、前后移动、水平旋转，实现垂直面上多个方向的牵引，牵引力度通过增减砝码来控制。
矫正治疗仪脊柱侧凸坐面板三维本实用新型垂直牵引前后移动水平矫正牵引靠背机构盆骨固定水平旋转左右两侧矫正带拉紧器弹簧座椅砝码垂直

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